JP6346817B2 - FIBER-REINFORCED COMPOSITE AND METHOD FOR PRODUCING FIBER-REINFORCED COMPOSITE - Google Patents
FIBER-REINFORCED COMPOSITE AND METHOD FOR PRODUCING FIBER-REINFORCED COMPOSITE Download PDFInfo
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Description
本発明は、繊維強化複合体、及び、繊維強化複合体の製造方法に関する。 The present invention relates to a fiber reinforced composite and a method for producing the fiber reinforced composite.
従来、ＦＲＰなどと呼ばれる繊維強化樹脂材が、軽量で且つ高い機械的強度を有することから、自動車分野、船舶分野、航空機分野などにおいて広く利用されている。 Conventionally, fiber reinforced resin materials called FRP and the like are widely used in the automotive field, the marine field, the aircraft field and the like because they are lightweight and have high mechanical strength.
近年、このような繊維強化樹脂材によって樹脂発泡体を覆い、前記繊維強化樹脂材からなる繊維強化樹脂層を表層部に備えさせた繊維強化複合体が各種の用途に利用されるようになってきている。
この繊維強化樹脂層を形成させるための繊維強化樹脂材としては、樹脂と短繊維とのコンポジット材をシート状に成形したもの（以下、「コンポジットシート」ともいう）が知られている。
近年、このようなコンポジットシートに比べて繊維強化複合体に優れた強度を発揮させ易い点において、アラミド繊維や無機繊維で出来た基布にエポキシ樹脂などを含浸担持させたプリプレグシートが繊維強化樹脂層の形成材料として採用されるようになってきている（下記特許文献１参照）。
In recent years, fiber reinforced composites in which a resin foam is covered with such a fiber reinforced resin material and a fiber reinforced resin layer made of the fiber reinforced resin material is provided on a surface layer portion have come to be used for various applications. ing.
As a fiber reinforced resin material for forming this fiber reinforced resin layer, a sheet-shaped composite material of resin and short fibers (hereinafter, also referred to as “composite sheet”) is known.
In recent years, a prepreg sheet in which a base fabric made of aramid fiber or inorganic fiber is impregnated and supported with an epoxy resin or the like is a fiber reinforced resin in that the fiber reinforced composite can easily exhibit superior strength compared to such a composite sheet. It has come to be adopted as a material for forming a layer (see Patent Document 1 below).
なお、繊維強化複合体の芯材となる樹脂発泡体としては、いわゆる「押出発泡シート」や「ビーズ発泡成形体」などが利用されている。
この内、ビーズ発泡成形体は、その原材料となる複数の樹脂ビーズを収容するための空間と、前記樹脂ビーズを加熱する加圧水蒸気を前記空間に導入させるための通気孔とを備えた金型によって形成されている。
In addition, as the resin foam used as the core material of the fiber reinforced composite, a so-called “extruded foam sheet”, “bead foam molded body”, and the like are used.
Among these, the bead foam molded body is a mold provided with a space for accommodating a plurality of resin beads as raw materials and a vent hole for introducing pressurized water vapor for heating the resin beads into the space. Is formed.
即ち、ビーズ発泡成形体は、通常、型内成形によって作製されており、発泡剤を含む複数の樹脂粒子を金型内で加熱し、該樹脂粒子を体積膨張させるとともに互いに熱融着させることで作製されている。
該ビーズ発泡成形体は、金型内の空間に対応した立体的な形状を備えさせることが容易で、押出発泡シートよりも高い強度を発揮させることが容易であるという利点を有する。
従って、繊維強化複合体は、ビーズ発泡成形体をその芯材として採用することで優れた強度が発揮され得る。
That is, a bead foam molded body is usually produced by in-mold molding, and a plurality of resin particles containing a foaming agent are heated in a mold, and the resin particles are volume-expanded and thermally fused together. Have been made.
The bead foam molded body has an advantage that it is easy to provide a three-dimensional shape corresponding to the space in the mold, and it is easy to exert higher strength than the extruded foam sheet.
Therefore, the fiber reinforced composite can exhibit excellent strength by adopting a bead foam molded body as its core material.
前記繊維強化複合体は、優れた強度を有することが求められている。
なお、前記繊維強化樹脂層は、繊維強化複合体に優れた強度を発揮させる目的以外にも繊維強化複合体に硬質で平滑性に優れた表面性状を付与する目的で繊維強化複合体に設けられている。
The fiber reinforced composite is required to have excellent strength.
The fiber reinforced resin layer is provided on the fiber reinforced composite for the purpose of imparting a hard and smooth surface property to the fiber reinforced composite in addition to the purpose of exerting excellent strength in the fiber reinforced composite. ing.
しかしながら、強度と表面性状とに優れた繊維強化複合体を得るための具体的な方法はこれまで十分に検討されておらず、このような繊維強化複合体を得ることが従来困難な状況となっている。 However, a specific method for obtaining a fiber-reinforced composite excellent in strength and surface properties has not been sufficiently studied so far, and it has been difficult to obtain such a fiber-reinforced composite. ing.
本発明は、このような点に着目してなされたもので強度と表面性状とに優れた繊維強化複合体を提供することを課題としている。 The present invention has been made paying attention to such a point, and an object thereof is to provide a fiber-reinforced composite having excellent strength and surface properties.
上記課題を解決すべく、本発明者が鋭意検討を行ったところ、強度面や立体的形状付与の容易さなどからビーズ発泡成形体を繊維強化複合体の芯材に利用しようとした場合、ビーズ発泡成形体には、表面に微小な突起が狭い間隔で形成されていることがあり、この突起が繊維強化樹脂層の表面にまで影響し、繊維強化複合体の表面性状を十分に良好なものとする妨げとなっていることを見出した。
また、本発明者は、繊維強化樹脂層を複層構造として個々の層にそれぞれ特定の機能を発揮させることで上記課題を解決し得ることを見出して本発明を完成させるに至った。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has intensively studied, and in the case of trying to use a bead foam molded body as a core material of a fiber-reinforced composite due to strength and ease of imparting a three-dimensional shape, Foamed molded products may have minute protrusions formed on the surface at narrow intervals, and these protrusions affect the surface of the fiber reinforced resin layer, and the surface properties of the fiber reinforced composite are sufficiently good. I found out that it was a hindrance.
Further, the present inventor has found that the above-mentioned problems can be solved by causing each layer to exhibit a specific function with a fiber reinforced resin layer having a multilayer structure, and has completed the present invention.
即ち、上記課題を解決するための繊維強化複合体における本発明は、樹脂発泡体と、該樹脂発泡体の表面の一部又は全部を覆う繊維強化樹脂層とを有する繊維強化複合体であって、前記樹脂発泡体がビーズ発泡成形体で、発泡剤を含んだ複数の樹脂ビーズが金型内で加熱されて該樹脂ビーズどうしが融着されたものであり、前記金型が、前記樹脂ビーズを収容する空間と、前記樹脂ビーズを加熱する気体を前記空間に導入するための複数の通気孔とを有し、前記ビーズ発泡成形体が、前記通気孔に前記樹脂ビーズの一部を侵入させることによって形成された複数の突起を表面に有しており、該突起を有する箇所における前記繊維強化樹脂層は、２層以上の積層数を有する複層構造となっている繊維強化複合体を提供する。 That is, the present invention in a fiber reinforced composite for solving the above problems is a fiber reinforced composite having a resin foam and a fiber reinforced resin layer covering part or all of the surface of the resin foam. The resin foam is a bead foam molded body, and a plurality of resin beads containing a foaming agent are heated in a mold and the resin beads are fused together, and the mold is the resin bead. And a plurality of vent holes for introducing a gas for heating the resin beads into the space, and the bead foam molded body allows a part of the resin beads to enter the vent hole. The fiber-reinforced resin layer has a plurality of protrusions formed on the surface, and the fiber-reinforced resin layer in the portion having the protrusions has a multi-layer structure having two or more layers. To do.
また、本発明は、上記課題を解決すべく、樹脂発泡体と、前記樹脂発泡体の表面の一部又は全部を覆う繊維強化樹脂層とを有する繊維強化複合体を製造する繊維強化複合体の製造方法であって、発泡剤を含んだ複数の樹脂ビーズを収容するための空間と、前記樹脂ビーズを加熱する気体を前記空間に導入させるための複数の通気孔とを備えた金型を用い、前記空間内に複数の前記樹脂ビーズを収容し、該空間内に前記気体を導入して前記樹脂ビーズを加熱し、該加熱によって前記樹脂ビーズの体積を膨張させるとともに樹脂ビーズどうしを融着させる型内成形を実施し、前記型内成形では、前記空間に対応した形状を有し、且つ、前記通気孔に樹脂ビーズの一部を侵入させてなる複数の突起を表面に有する樹脂発泡体を作製し、樹脂及び繊維を含む繊維強化樹脂材を前記樹脂発泡体の表面に積層して前記繊維強化樹脂層を形成させ、前記突起を有する箇所には２層以上の積層数を有する複層構造の繊維強化樹脂層を形成させる繊維強化複合体の製造方法を提供する。 Moreover, this invention is a fiber reinforced composite which manufactures the fiber reinforced composite which has a resin foam and the fiber reinforced resin layer which covers one part or all part of the surface of the said resin foam in order to solve the said subject. A manufacturing method using a mold having a space for accommodating a plurality of resin beads containing a foaming agent and a plurality of vent holes for introducing a gas for heating the resin beads into the space The plurality of resin beads are accommodated in the space, the gas is introduced into the space to heat the resin beads, the volume of the resin beads is expanded by the heating, and the resin beads are fused to each other In-mold molding was carried out, and in the in-mold molding, a resin foam having a shape corresponding to the space and having a plurality of protrusions formed by allowing a part of resin beads to enter the vent holes on the surface. Fabricate resin and fiber The fiber reinforced resin material is laminated on the surface of the resin foam to form the fiber reinforced resin layer, and the fiber reinforced resin layer having a multilayer structure having two or more layers is formed at the portion having the protrusion. A method for producing a fiber-reinforced composite is provided.
本発明の繊維強化複合体は、上記のような構成を有していることから、強度と表面性状とに優れたものとされ得る。 Since the fiber-reinforced composite of the present invention has the above-described configuration, it can be excellent in strength and surface properties.
以下に本発明の実施の形態について説明する。
ここでは、図を参照しつつ繊維強化複合体が板状である場合について説明する。
図１は、本実施形態の繊維強化複合体の断面構造を示したもので、この図にも示されているように本実施形態の繊維強化複合体Ａは、板状の樹脂発泡体からなる芯材Ａ１の両面にシート状の繊維強化樹脂材が貼り合わされて形成されており、前記繊維強化樹脂材からなる繊維強化樹脂層Ａ２が板状芯材Ａ１の両面に備えられている。
Embodiments of the present invention will be described below.
Here, the case where a fiber reinforced composite is plate shape is demonstrated, referring a figure.
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of the fiber reinforced composite of the present embodiment. As shown in this figure, the fiber reinforced composite A of the present embodiment is made of a plate-like resin foam. A sheet-like fiber reinforced resin material is bonded to both surfaces of the core material A1, and a fiber reinforced resin layer A2 made of the fiber reinforced resin material is provided on both surfaces of the plate-shaped core material A1.
本実施形態においては、発泡剤を含んだ複数の樹脂ビーズを用いた型内成形が実施されてなるビーズ発泡成形体が前記芯材Ａ１に利用されている。
即ち、芯材Ａ１は、発泡剤を含んだ複数の樹脂ビーズが金型内で加熱され、該加熱によって前記樹脂ビーズの体積が膨張されて該樹脂ビーズどうしが融着されてなる樹脂発泡体である。
また、本実施形態においては、このようにして形成されたビーズ発泡成形体が型内成形された状態のまま、切削加工などの外形加工が施されることなく前記芯材Ａ１として使用されている。
即ち、板状の前記芯材Ａ１は、金型の成形面の性状が表面に反映されたものとなっている。
In the present embodiment, a bead foam molded body obtained by performing in-mold molding using a plurality of resin beads containing a foaming agent is used for the core material A1.
That is, the core material A1 is a resin foam in which a plurality of resin beads containing a foaming agent are heated in a mold, the volume of the resin beads is expanded by the heating, and the resin beads are fused together. is there.
Further, in the present embodiment, the bead foam molded body formed in this way is used as the core material A1 without being subjected to external processing such as cutting while being molded in the mold. .
That is, the plate-shaped core material A1 reflects the properties of the molding surface of the mold on the surface.
図２は、この板状芯材Ａ１を形成する樹脂発泡体１０の概略斜視図であり、図３は、この概略斜視図におけるＸ−Ｘ線矢視断面図である。
また、図４は、この図３に示した箇所に対応した繊維強化複合体Ａの断面を示したものである。
これらの図に示されているように本実施形態の繊維強化複合体Ａの芯材Ａ１として利用されている樹脂発泡体１０は、複数の発泡樹脂粒子１００どうしが熱融着されて形成されたもので、その表面１０ａを構成する発泡樹脂粒子１００ａの一部が突出されて突起１１が備えられている。
より具体的には、本実施形態の樹脂発泡体１０は、表面に線状突起１１を有しており、複数本の前記線状突起１１が並行している円形の領域１１ｘを複数個所に備えている。
また、本実施形態の樹脂発泡体１０は、複数の前記円形領域１１ｘを、その表面全域に略等間隔に配置させている。
FIG. 2 is a schematic perspective view of the
FIG. 4 shows a cross section of the fiber-reinforced composite A corresponding to the location shown in FIG.
As shown in these drawings, the
More specifically, the
Further, in the
前記線状突起１１は、突出方向に向けて狭幅となる形状を有しており、通常、平均突出高さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度で、且つ、隣接する突起間の平均間隔（中心間距離）が０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ程度となるように形成されている。
また、前記円形領域１１ｘは、通常、３ｍｍ〜２０ｍｍの直径を有する大きさに形成され、隣接する別の円形領域との間の距離（中心間距離）が２０ｍｍ〜１００ｍｍとなるようにして樹脂発泡体１０に備えられている。
The
The
このような芯材Ａ１に対して前記繊維強化樹脂層Ａ２は、図に示されているように複層構造を有し、具体的には２層構造を有している。
即ち、前記繊維強化樹脂層Ａ２は、前記樹脂発泡体１０の表面に接する状態で樹脂発泡体１０を覆う第１被覆層２１と、前記樹脂発泡体１０と接する側とは反対面において前記第１被覆層２１に接し、繊維強化複合体Ａの表面を成す第２被覆層２２とを有している。
なお、本実施形態における前記繊維強化複合体Ａは、樹脂発泡体１０の一面側の繊維強化樹脂層Ａ２ａと他面側の繊維強化樹脂層Ａ２ｂとで層数等を共通させる必要はない。
また、本実施形態の繊維強化複合体Ａは、場所によって層数が異なる繊維強化樹脂層Ａ２を有していてもよい。
With respect to such a core material A1, the fiber reinforced resin layer A2 has a multilayer structure as shown in the figure, and specifically has a two-layer structure.
That is, the fiber reinforced resin layer A2 has the first covering
In the fiber reinforced composite A in the present embodiment, it is not necessary to have the same number of layers for the fiber reinforced resin layer A2a on one side of the
Moreover, the fiber reinforced composite A of this embodiment may have the fiber reinforced resin layer A2 in which the number of layers differs depending on the location.
前記第１被覆層２１及び前記第２被覆層２２についても、これらは、互いに厚みを共通させている必要はなく、それぞれ異なる厚みを有していてもよい。
さらに、前記第１被覆層２１と前記第２被覆層２２とは、材質を共通させる必要はなく、互いに異なる材質のものであっても良い。
The first covering
Further, the first covering
本実施形態の繊維強化複合体Ａは、繊維強化樹脂層Ａ２が第１被覆層２１と第２被覆層２２との２層構成となっているために、これらに互いに異なる機能を発揮させることができる。
本実施形態の繊維強化複合体Ａは、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維などの無機繊維や、アラミド繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維などの有機繊維などからなる糸を用いて織成されてなる織布、前記糸が編成されてなる編地、前記無機繊維や前記有機繊維などによる不織布といった基布に樹脂を含浸担持させたシート状の繊維強化樹脂材（繊維強化樹脂シート）によって第１被覆層２１や第２被覆層２２を形成させることができる。
また、本実施形態の繊維強化複合体Ａは、このようなものの他に、樹脂と短繊維とを含むコンポジット材からなるシート状の繊維強化樹脂材（繊維強化樹脂シート）によっても第１被覆層２１や第２被覆層２２を形成させることができる。
In the fiber reinforced composite A of the present embodiment, since the fiber reinforced resin layer A2 has a two-layer configuration of the
The fiber reinforced composite A of the present embodiment is woven using, for example, yarns made of inorganic fibers such as carbon fibers, glass fibers, and boron fibers, and organic fibers such as aramid fibers and polyether ether ketone fibers. First, a sheet-like fiber reinforced resin material (fiber reinforced resin sheet) in which a resin is impregnated and supported on a base fabric such as a woven fabric, a knitted fabric in which the yarn is knitted, and a nonwoven fabric made of the inorganic fibers or the organic fibers. The
In addition to the above, the fiber reinforced composite A of the present embodiment is also a first coating layer made of a sheet-like fiber reinforced resin material (fiber reinforced resin sheet) made of a composite material including a resin and short fibers. 21 and the
従って、本実施形態の繊維強化複合体Ａは、第１被覆層２１と第２被覆層２２とを同じ２枚の繊維強化樹脂シートで形成させて、個々に求められる機能をそれぞれ発揮させるようにすることができる他に第１被覆層２１と第２被覆層２２とを全く異なる繊維強化樹脂シートで形成させ、個々に求められる機能を顕著に発揮させるようにすることもできる。
Therefore, the fiber reinforced composite A of the present embodiment is formed so that the
前記のように、本実施形態において繊維強化複合体Ａの芯材Ａ１を構成する樹脂発泡体１０は、表面に突起１１を有している。
そして、前記第１被覆層２１には、通常、樹脂発泡体への優れた接着性を有することが求められている。
そのため前記第１被覆層２１は、樹脂発泡体の表面に対する優れた追従性を有することが好ましい。
従って、前記第１被覆層２１は、コンポジットシートや、柔軟性に優れた基布を有する繊維強化樹脂シートなどによって構成させることが好ましい。
As described above, the
The
Therefore, it is preferable that the
Therefore, the
また、前記第２被覆層２２には、通常、表面硬度や表面平滑性に優れることが求められる。
基布に樹脂を含浸担持させたタイプの繊維強化樹脂シートは、熱プレスなどにより、樹脂単体の硬質で平滑な被膜を表面に形成させることができる。
そのため、このタイプの繊維強化樹脂シートは、前記第２被覆層２２の形成材料として適していると言える。
The
A fiber reinforced resin sheet of a type in which a resin is impregnated and supported on a base fabric can form a hard and smooth film of a single resin on the surface by hot pressing or the like.
Therefore, it can be said that this type of fiber-reinforced resin sheet is suitable as a material for forming the
ここで、前記第１被覆層２１、及び、前記第２被覆層２２には、通常、優れた強度を発揮することが求められる。
このような点において、前記繊維強化樹脂シートは、基布に樹脂を含浸担持させたタイプのものであれば、例えば、炭素繊維又はガラス繊維のマルチフィラメント糸を平織、綾織、又は繻子織することによって得られた基布にエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂などの反応硬化性を有する樹脂を含浸担持させたものが好ましい。
また、前記第１被覆層２１や前記第２被覆層２２を形成させるための繊維強化樹脂シートは、コンポジットシートであれば、ガラス繊維や炭素繊維をエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂に分散させたタイプのものが好ましい。
この内、 “炭素繊維強化プラスチックス（ＣＦＲＰ）シート”などと呼ばれる炭素繊維からなる基布を備えた繊維強化樹脂シートで、且つ、０．１ｍｍ〜３ｍｍの厚みを有するものが前記第１被覆層２１や前記第２被覆層２２を形成させるための繊維強化樹脂シートとして特に好適である。
Here, the
In this respect, if the fiber reinforced resin sheet is of a type in which a resin is impregnated and supported on a base fabric, for example, a multifilament yarn of carbon fiber or glass fiber is plain-woven, twill-woven, or satin-woven. The base fabric obtained by the above is preferably impregnated with a resin having reaction curability such as an epoxy resin or an unsaturated polyester resin.
In addition, if the fiber reinforced resin sheet for forming the
Among these, the first coating layer is a fiber reinforced resin sheet provided with a base fabric made of carbon fiber called “carbon fiber reinforced plastics (CFRP) sheet” and having a thickness of 0.1 mm to 3 mm. 21 and the fiber-reinforced resin sheet for forming the
また、これに対し、前記樹脂発泡体は、繊維強化複合体Ａに優れた強度を発揮させる上において、その主成分たる樹脂が、ポリカーボネート系樹脂、変性ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂などの内のいずれかであることが好ましい。
なかでも、前記樹脂発泡体の主成分たる樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂などのポリエステル系樹脂であることが好ましく、とりわけ、ポリエチレンテレフタレート樹脂であることが好ましい。
なお、ここで“主成分たる樹脂”とは、樹脂発泡体に最も多くの質量割合で含まれている樹脂を意味している。
On the other hand, the resin foam has a polycarbonate resin, a modified polyphenylene ether resin, a polystyrene resin, and a polyamide resin as the main component for exerting excellent strength in the fiber reinforced composite A. It is preferably any of resin, acrylic resin, polyester resin and the like.
Among them, the resin that is the main component of the resin foam is preferably a polyester resin such as polyethylene terephthalate resin, polybutylene terephthalate resin, polylactic acid resin, polyethylene naphthalate resin, and more preferably a polyethylene terephthalate resin. Is preferred.
Here, “resin as the main component” means a resin contained in the resin foam in the largest mass ratio.
上記のような好ましい態様の繊維強化複合体Ａは、例えば、以下のＡ）〜Ｃ）のような工程を順に実施して作製することができる。
Ａ）炭化水素や二酸化炭素などの発泡剤を含むポリエステル系樹脂粒子を型内成形して芯材Ａ１となる樹脂発泡体１０を作製する芯材作製工程。
Ｂ）前記芯材作製工程で得られた樹脂発泡体１０を２枚重ねのＣＦＲＰシートで覆って予備成形体を作製する予備成形体作製工程。
Ｃ）前記予備成形体を熱プレスやオートクレーブによって加熱・加圧して樹脂発泡体１０と２枚のＣＦＲＰシートとを接着一体化させ繊維強化複合体を得る複合化工程。
The fiber-reinforced composite A according to the preferred embodiment as described above can be produced, for example, by sequentially performing the following steps A) to C).
A) A core material production step of producing a
B) Preliminary body manufacturing process in which the
C) A compounding step in which the preform is heated and pressed by a hot press or an autoclave, and the
上記のようにして、第１被覆層２１と第２被覆層２２とがそれぞれＣＦＲＰシートで出来た繊維強化複合体を得ることができる。
また、第１被覆層２１をコンポジットシートによって形成させる場合は、ＣＦＲＰシートを２枚重ねにしたものに代えて、コンポジットシートとＣＦＲＰシートとを重ね合わせたものを用い、且つ、コンポジットシートが内側となるようにして樹脂発泡体１０を覆って予備成形体を作製し、この予備成形体を上記のように加熱・加圧して繊維強化複合体を作製すればよい。
As described above, a fiber reinforced composite in which the
In addition, when the
なお、ビーズ発泡成形体は、通常、雄型と雌型とを有する金型によって形成され、前記雄型と前記雌型とを合わせた際にこれらの間に形成される成形空間を利用して作製される。
前記雄型及び前記雌型は、通常、成形空間の内壁面となる部位に通気孔を開口させており、前記成形空間に加圧水蒸気などの高温気体を導入し得るように形成されている。
そして、前記芯材Ａ１となる樹脂発泡体は、通常、このような成形空間と、前記成形空間に加圧水蒸気などを導入させるための通気孔とを備えた金型を用いて作製される。
より具体的に説明すると、本実施形態の樹脂発泡体１０は、前記金型として、例えば、中空ボディーの内壁に円形孔を複数有し、該円形孔にスリット状の部材が装着されて線状の通気孔が複数箇所に備えられたものを利用して以下のａ１）〜ａ３）のような工程により作製され得る。
The bead foam molded body is usually formed by a mold having a male mold and a female mold, and utilizes a molding space formed between the male mold and the female mold when they are combined. Produced.
The male mold and the female mold are usually formed so that a vent hole is opened at a portion that becomes an inner wall surface of the molding space, and a high-temperature gas such as pressurized steam can be introduced into the molding space.
And the resin foam used as said core material A1 is normally produced using the metal mold | die provided with such a shaping | molding space and the vent hole for introducing pressurized water vapor | steam etc. into the said shaping | molding space.
More specifically, the
ａ１）ポリエステル系樹脂組成物を押出機に供給して所定の温度（例えば、２９０℃）にて溶融混練し、押出機の途中から発泡剤を圧入して均一に分散させ、その後、押出機の前端部において、溶融状態のポリエステル系樹脂組成物を冷却（例えば、２７０℃程度まで）した後、押出機の前端に取り付けたマルチノズル金型の各ノズルからポリエステル系樹脂組成物を押出発泡させ、マルチノズル金型の前端面に配設した回転刃を回転させ、マルチノズル金型の各ノズルから押出発泡されたポリエステル系樹脂の押出物（押出発泡体）を、回転刃によって切断して、平均粒径（Ｄ５０）が１〜５ｍｍ程度の予備発泡粒子を作製する予備発泡粒子作製工程。
ａ２）前記予備発泡粒子（樹脂ビーズ）を金型の成形空間に充填し、該予備発泡粒子を軟化させるのに十分な温度を有する気体を前記通気孔を通じて前記成形空間に導入し、前記予備発泡粒子を二次発泡させてビーズ発泡成形体を得る二次発泡工程。
ａ３）前記二次発泡工程で作製されたビーズ発泡成形体を冷却し、金型を開放してビーズ発泡成形体を金型から取り出す取出工程。
a1) A polyester-based resin composition is supplied to an extruder, melted and kneaded at a predetermined temperature (for example, 290 ° C.), and a foaming agent is press-fitted from the middle of the extruder to uniformly disperse. At the front end, after cooling the polyester resin composition in a molten state (for example, to about 270 ° C.), the polyester resin composition is extruded and foamed from each nozzle of a multi-nozzle mold attached to the front end of the extruder, The rotating blades arranged on the front end surface of the multi-nozzle mold are rotated, and the polyester resin extrudate (extruded foam) extruded and foamed from each nozzle of the multi-nozzle mold is cut by the rotating blade and averaged. A pre-expanded particle preparation step of preparing pre-expanded particles having a particle size (D50) of about 1 to 5 mm.
a2) Filling the molding space with the pre-expanded particles (resin beads), introducing a gas having a temperature sufficient to soften the pre-expanded particles into the molding space through the vent holes, and A secondary foaming step of obtaining a bead foam molding by secondary foaming of particles.
a3) An extraction step of cooling the bead foam molded body produced in the secondary foaming step, opening the mold and taking out the bead foam molded body from the mold.
なお、前記二次発泡工程において、前記成形空間に収容させた複数の予備発泡粒子は、前記気体が成形空間に導入されることで加熱されて軟化状態とされ、内部に残存する発泡剤によって体積膨張を生じ、前記発泡剤の発泡力によって互いに押圧されて融着一体化される。
また、前記成形空間に収容させた複数の予備発泡粒子は、前記二次発泡工程において、成形空間に充満されることになり、この成形空間の形状に対応したビーズ発泡成形体とされる。
In the secondary foaming step, the plurality of pre-expanded particles accommodated in the molding space are heated and softened by introducing the gas into the molding space, and the volume is increased by the foaming agent remaining inside. Expansion occurs, and they are pressed together by the foaming force of the foaming agent to be fused and integrated.
In addition, the plurality of pre-expanded particles accommodated in the molding space are filled in the molding space in the secondary foaming step, and a bead foam molded body corresponding to the shape of the molding space is obtained.
このときビーズ発泡成形体に成形空間の形状をより正確に反映させるという観点、及び、発泡樹脂粒子１００どうしの接着性を向上させて強度に優れた樹脂発泡体１０を得るという観点からは、前記二次発泡工程における成形空間の内圧をある程度以上のものとすることが好ましい。
二次発泡工程をそのような条件下で実施して樹脂発泡体を作製すると、樹脂発泡体１０の表面１０ａを構成する発泡樹脂粒子１００の表皮１１０一部が通気孔に侵入し易くなり、作製される樹脂発泡体１０は、表面に複数の突起１１を有することになる。
At this time, from the viewpoint of more accurately reflecting the shape of the molding space in the bead foam molded body, and from the viewpoint of improving the adhesiveness between the foamed
When the secondary foaming process is carried out under such conditions to produce a resin foam, a part of the
ここで、一般的なＣＦＲＰシートによって繊維強化樹脂層を形成させる場合、ＣＦＲＰシートに余分に担持されている樹脂によって繊維強化樹脂層の表面に樹脂単体による薄い被膜が形成され、該被膜によって表面滑性や表面光沢に優れた繊維強化樹脂層が形成される。 Here, when the fiber reinforced resin layer is formed by a general CFRP sheet, a thin film made of a single resin is formed on the surface of the fiber reinforced resin layer by the resin that is excessively supported on the CFRP sheet, and the surface is slipped by the film. A fiber reinforced resin layer having excellent properties and surface gloss is formed.
そして、先述のように２枚のＣＦＲＰシートによって複層構造の繊維強化樹脂層を形成させるのに代えて、例えば、１枚の厚いＣＦＲＰシートで繊維強化樹脂層を形成させようとした場合、ＣＦＲＰシートと樹脂発泡体とを積層一体化させる際に突起形成部位において他の部位よりも基布が樹脂発泡体から遠ざけられた状態となり易い。 Then, instead of forming a fiber reinforced resin layer having a multilayer structure with two CFRP sheets as described above, for example, when a fiber reinforced resin layer is formed with one thick CFRP sheet, CFRP When the sheet and the resin foam are laminated and integrated, the base fabric is more likely to be separated from the resin foam than the other parts at the protrusion forming part.
このようにして繊維強化樹脂層の厚み方向における基布の位置が突起形成部と他の部位とで異なるのは、一般的な樹脂の中でも比較的硬質なポリエステル樹脂を樹脂発泡体の主成分とする場合に顕著なものとなり易い。
即ち、樹脂発泡体がポリプロピレン系樹脂のような軟質なものである場合、ＣＦＲＰシートを積層する際の圧力によって突起がある程度押し潰されることを期待できるもののポリエステル樹脂製の樹脂発泡体では、このような期待をすることが難しい。
In this way, the position of the base fabric in the thickness direction of the fiber reinforced resin layer is different between the protrusion forming portion and other parts. Among the general resins, a relatively hard polyester resin is used as the main component of the resin foam. When it does, it becomes easy to become remarkable.
That is, when the resin foam is a soft material such as a polypropylene-based resin, it can be expected that the protrusions are crushed to some extent by the pressure when laminating the CFRP sheets. Difficult to expect
そして、前記のように他の部位においてはＣＦＲＰシートに含まれている樹脂単体による薄い被膜が繊維強化複合体の表面に形成され易いのに対して突起形成部位では炭素繊維が表面露出し易い状態になり、優れた表面性状を有する繊維強化複合体を得ることが難しくなる。 As described above, in other parts, a thin film made of a single resin contained in the CFRP sheet is likely to be formed on the surface of the fiber-reinforced composite, whereas the carbon fiber is likely to be exposed on the surface where the protrusions are formed. It becomes difficult to obtain a fiber-reinforced composite having excellent surface properties.
このようなことを防止すべく、易変形性という点においてＣＦＲＰシートなどに比べて優れているコンポジットシートで繊維強化樹脂層を形成させ、突起形成部位と他部位とで表面性状に違いが生じることを防止することも考え得る。
しかし、コンポジットシートは、ＣＦＲＰシートのような繊維の連続性を有していないことから、ＣＦＲＰシートに比べると繊維強化樹脂層に優れた強度を発揮させることが難しい。
また、コンポジットシートは、ＣＦＲＰシートのように繊維の配置が固定されているわけではないのでＣＦＲＰシートに比べると繊維強化樹脂層の表面に繊維を露出させ易く、ＣＦＲＰシートに比べると表面平滑な繊維強化樹脂層を形成させることが難しい。
In order to prevent this, the fiber reinforced resin layer is formed with a composite sheet that is superior to CFRP sheet in terms of easy deformability, and the surface property is different between the protrusion formation part and other parts. It is also possible to prevent this.
However, since the composite sheet does not have fiber continuity like the CFRP sheet, it is difficult to exert excellent strength in the fiber reinforced resin layer as compared with the CFRP sheet.
Further, since the fiber arrangement of the composite sheet is not fixed like the CFRP sheet, the fiber is more easily exposed on the surface of the fiber reinforced resin layer than the CFRP sheet, and the surface is smoother than the CFRP sheet. It is difficult to form a reinforced resin layer.
或いは、樹脂発泡体側での対策として、突起を予め削り取った樹脂発泡体や、突起を予め押し潰しておいた樹脂発泡体を芯材として利用することも考え得るが、その場合、この突起の影響を排除するために多くの手間を必要とすることになり、繊維強化複合体の生産効率の観点からは好ましいことではない。 Alternatively, as a countermeasure on the resin foam side, it may be possible to use a resin foam with the protrusions shaved in advance or a resin foam with the protrusions crushed in advance as the core material. Therefore, a lot of labor is required to eliminate the above, and this is not preferable from the viewpoint of the production efficiency of the fiber-reinforced composite.
一方で本実施形態においては、第１被覆層２１と第２被覆層２２との間で、この突起１１の影響が繊維強化複合体Ａの表面に及ぶのを緩和することができ、突起１１に対して予め特別な処理を施していなくても繊維強化複合体Ａに優れた表面性状を付与することができる。
即ち、本実施形態の繊維強化複合体は、強度と表面性状とに優れているばかりでなく、生産効率の観点においても有利な効果を有するものである。
なお、突起１１の影響が繊維強化複合体Ａの表面に及ぶのをさらに抑制させるべく、第１被覆層２１をＣＦＲＰシートではなく、コンポジットシートによって形成させることもできる。
On the other hand, in the present embodiment, the influence of the
That is, the fiber-reinforced composite of the present embodiment is not only excellent in strength and surface properties, but also has an advantageous effect from the viewpoint of production efficiency.
In addition, in order to further suppress the influence of the
繊維強化樹脂層を形成する各層について、特に第１被覆層２１は、その厚みが薄すぎると突起１１の影響が繊維強化複合体Ａの表面に及ぶのを緩和し難くなるため、０．１ｍｍ以上の厚みを有することが好ましく、０．２ｍｍ以上の厚みを有することがより好ましい。
なお、繊維強化樹脂層を形成する各層の厚みは、通常、３ｍｍ以下であり、１ｍｍ以下であることが好ましい。
また、第１被覆層２１を構成する炭素繊維の目付は、小さすぎると突起１１の影響が繊維強化複合体Ａの表面に及ぶのを緩和し難くなるため、１００ｇ／ｍ２以上が好ましく、１５０ｇ／ｍ２以上がより好ましい。
該炭素繊維の目付は、通常、４００ｇ／ｍ２以下であり、３００ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。
About each layer which forms a fiber reinforced resin layer, since especially the
In addition, the thickness of each layer which forms a fiber reinforced resin layer is 3 mm or less normally, and it is preferable that it is 1 mm or less.
In addition, if the basis weight of the carbon fibers constituting the
The basis weight of the carbon fiber is usually 400 g / m 2 or less, and preferably 300 g / m 2 or less.
なお、本実施形態の繊維強化複合体が上記のような効果を発揮するのは、通気孔によって形成される突起が線状である場合に限られたものではなく、通気孔が円形開口を有するもので突起が円錐状のものである場合についても共通するものである。 Note that the fiber-reinforced composite of the present embodiment exhibits the above effects not only when the projection formed by the vent hole is linear, but the vent hole has a circular opening. This also applies to the case where the projection is conical.
また、本実施形態の繊維強化複合体が上記のような効果を発揮するのは、繊維強化樹脂層が上記例示のごとく２層構造である場合のみならず、３層以上の複層構造を有する場合も同じである。 In addition, the fiber-reinforced composite of the present embodiment exhibits the above effects not only when the fiber-reinforced resin layer has a two-layer structure as illustrated above, but also has a multilayer structure of three or more layers. The case is the same.
なお、本発明の繊維強化複合体が上記例示に限定されないことは、説明するまでもなく当然の事柄である。
このことについて、例えば、本実施形態においては、繊維強化複合体を単純な板状のものとして例示しているが、本発明の繊維強化複合体は、複雑な形状に賦形されたものでもよい。
さらに、繊維強化複合体やその製造方法などに関し、従来公知となっている事柄については、本発明の効果が著しく損なわれない範囲において適宜採用可能である。
Needless to say, the fiber-reinforced composite of the present invention is not limited to the above examples.
Regarding this, for example, in the present embodiment, the fiber reinforced composite is exemplified as a simple plate, but the fiber reinforced composite according to the present invention may be shaped into a complicated shape. .
Furthermore, with respect to the fiber-reinforced composite and the manufacturing method thereof, conventionally known matters can be appropriately employed as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
１０ 樹脂発泡体
１１ 突起
２１ 第１被覆層
２２ 第２被覆層
１００ 発泡樹脂粒子
Ａ 繊維強化複合体
Ａ１ 芯材（樹脂発泡体）
Ａ２ 繊維強化樹脂層（繊維強化樹脂材）
DESCRIPTION OF
A2 Fiber reinforced resin layer (fiber reinforced resin material)
Claims (3)
該樹脂発泡体の表面の一部又は全部を覆う繊維強化樹脂層とを有する繊維強化複合体であって、
前記樹脂発泡体がビーズ発泡成形体で、発泡剤を含んだ複数の樹脂ビーズが金型内で加熱されて該樹脂ビーズどうしが融着されたものであり、
前記金型が、前記樹脂ビーズを収容する空間と、前記樹脂ビーズを加熱する気体を前記空間に導入するための複数の通気孔とを有し、
前記ビーズ発泡成形体が、前記通気孔に前記樹脂ビーズの一部を侵入させることによって形成された複数の突起を表面に有しており、
該突起を有する箇所における前記繊維強化樹脂層は、前記ビーズ発泡成形体に接する第１被覆層と、前記ビーズ発泡成形体に接する側とは反対面において前記第１被覆層に接する第２被覆層とを含む２層以上の積層数を有する複層構造となっており、少なくとも前記第１被覆層が短繊維と樹脂とのコンポジット材によるシートによって形成されており、前記第２被覆層が基布に樹脂を含浸担持させた繊維強化樹脂シートによって形成されている繊維強化複合体。 Resin foam,
A fiber reinforced composite having a fiber reinforced resin layer covering part or all of the surface of the resin foam,
The resin foam is a bead foam molded body, and a plurality of resin beads containing a foaming agent are heated in a mold and the resin beads are fused together,
The mold has a space for accommodating the resin beads, and a plurality of vent holes for introducing a gas for heating the resin beads into the space;
The bead foam molded body has a plurality of protrusions formed on the surface by allowing a part of the resin beads to enter the vent hole,
The fiber reinforced resin layer at the portion having the protrusions includes a first coating layer in contact with the bead foam molded body and a second coating layer in contact with the first coating layer on a surface opposite to the side in contact with the bead foam molded body. And at least the first covering layer is formed of a sheet made of a composite material of short fibers and resin, and the second covering layer is a base fabric. A fiber-reinforced composite formed by a fiber-reinforced resin sheet impregnated with and supported by a resin .
発泡剤を含んだ複数の樹脂ビーズを収容するための空間と、
前記樹脂ビーズを加熱する気体を前記空間に導入させるための複数の通気孔とを備えた金型を用い、
前記空間内に複数の前記樹脂ビーズを収容し、
該空間内に前記気体を導入して前記樹脂ビーズを加熱し、
該加熱によって前記樹脂ビーズの体積を膨張させるとともに樹脂ビーズどうしを融着させる型内成形を実施し、
前記型内成形では、前記空間に対応した形状を有し、且つ、前記通気孔に樹脂ビーズの一部を侵入させてなる複数の突起を表面に有する樹脂発泡体を作製し、
樹脂及び繊維を含む繊維強化樹脂材を前記樹脂発泡体の表面に積層して前記繊維強化樹脂層を形成させ、
前記突起を有する箇所には前記樹脂発泡体に接する第１被覆層と、前記樹脂発泡体に接する側とは反対面において前記第１被覆層に接する第２被覆層とを含む２層以上の積層数を有する複層構造の繊維強化樹脂層を形成させ、且つ、少なくとも前記第１被覆層を短繊維と樹脂とのコンポジット材によるシートによって形成させ、前記第２被覆層を基布に樹脂を含浸担持させた繊維強化樹脂シートによって形成させる繊維強化複合体の製造方法。 A fiber reinforced composite manufacturing method for manufacturing a fiber reinforced composite having a resin foam and a fiber reinforced resin layer covering part or all of the surface of the resin foam,
A space for accommodating a plurality of resin beads containing a foaming agent;
Using a mold having a plurality of vent holes for introducing a gas for heating the resin beads into the space,
A plurality of the resin beads are accommodated in the space,
Introducing the gas into the space to heat the resin beads;
Performing in-mold molding that expands the volume of the resin beads by the heating and fuses the resin beads,
In the in-mold molding, a resin foam having a shape corresponding to the space and having a plurality of protrusions formed by allowing a part of the resin beads to enter the air holes is formed on the surface,
A fiber reinforced resin material containing resin and fibers is laminated on the surface of the resin foam to form the fiber reinforced resin layer,
A laminate of two or more layers including a first coating layer in contact with the resin foam and a second coating layer in contact with the first coating layer on the side opposite to the side in contact with the resin foam at the portion having the protrusion A fiber reinforced resin layer having a multi-layer structure having a number, and at least the first covering layer is formed by a sheet made of a composite material of a short fiber and a resin, and the second covering layer is impregnated with a resin method for producing a fiber-reinforced composite Ru is formed by the supported fiber-reinforced resin sheet was.
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